Способ поисков и разведки месторождений полезных ископаемых по радиоактивным газам Советский патент 1984 года по МПК G01V5/10 G01T1/00 

д

4

X

N

Изобретение относится к ядернофизическим методам исследования горных пород и руд по их наведенной радиоактивности и может быть использовано при поисках, разведке и разработке нерадиоактивных руд, содержащих фтор, натрий и другие элементы, образующие при нейтронной активации газообразные радиоизотопы.

Известен способ поисков месторождений нерадиоактивных руд, основанный на облучении горных пород потоком нейтронов и измерении наведенной радиоактивности пород. В качестве элементов-индикаторов месторождения используют фтор и натрий, которые создают ореолы рассеяния вокруг рудных тел {lj .

Недостатками указанного способа являются низкие чувствительность и точность измерений, обусловленные высоким фоном наведенной радиоактивности мешающих изотопов, образующихся в результате нейтронной активации горных пород одновременно с изотопом индикатором.

Наиболее близким к предлагаемому является способ поисков и разведки месторождений радиоактивных руд по радиоактивным газам, заключающийся в отборе проб почвенного воздуха, содержащего естественно-радиоактивны газы (радон, торон) и определении наличия месторождения по величине радиоактивности отобранных газов являющихся продуктами распада урана и тория Н .;

Недостаток данного способа - низкая эффективность при поисках месторождений нерадиоактивных руд, что обусловлено в основном невысокими значениями концентраций урана и тория в рудах. В связи с этим эманационные аномалии над залежами этих руд в большинстве случаев недостаточно контрастны.

Цель изобретения - повьшение эффективности поисков и разведки месторождений нерадиоактивных руд.

: Указанная цель достигается тем, что согласно способу поисков и разведки месторождений полезных ископаемых по радиоактивным газам, заключающемся в отборе проб почвенного воздуха и измерении их радиоактивное ти, перед отбором пробы почвенного воздуха в месте отбора пробы облучают горную породу потоком нейтронов и по величине наведенной ра- диоактивности газообразных продуктов нейтронной активации горных пород судят о наличии месторождения и его промьшшенной ценности.

При облучении горной породы нейтронами в ней образуются радиоактивные изотопы, в том числе и газообразные, такие как азот-16,неон-23, возникающие в результате ядерных реакций

F(n,x,),Na(n,p)Ne.

Часть газообразных прбдуктов нейтронной активации за счет энергии радиоактивной отдачи попадает в микронарушения минералов и поровое пространство горных пород, откуда может быть извлечена путем откачки почвенного воздуха вакуумным способом.

Способ осуществляется следующим образом.

В пройденный заранее шпур с помощою дистанционного инструмента (штанги) помещается зондовое устройство для отбора почвенного воздуг ха, содержащее источник нейтронов. Непрерывно образующиеся в зоне облучения горной породы искусственнорадиоактивные газы ( К Не и др.) с помощью насоса и вакуумного шланга вместе с почвенным воздухом откачиваются в измерительную камеру радиометра, регистрирующего наведенные и -излучения. Оптимальная скорость прокачки воздуха выбирается экспериментально и соответствует максимуму регистрируемой интенсивности излучения исследуемого искусственнорадиоактивного газа. Содержание газообразных продуктов нейтронной активации горных пород пропорционально содержанию ядер материнских стабильных изотопов-индикаторов месторождения. Поэтому величина наведенной радиоактивности газообразных продуктов является показателем наличия месторождения. От величины наведенно радиоактивности газообразных продуктов с помощью эталонировочных графиков можно перейти к содержанию материнских изотопов в горной породе и получить сведения о промышленной ценности месторождения.

При наличии значительных концентраций естественно-радиоактивных газов (например радона) вначале их 3 удаляют из зоны активации путем откачки, а затем выполняют измерения наведенной активности газообразных продуктов нейтронной активации. Если газообразньй продукт нейтронной активации (например W ) испускает жесткое -излучение (.Ev 6,14 МэВ), то фоновое излучение от естественно-радиоактивных газообразных продуктов может -быть исключено путем энергетической дискриминации регистрируемого у -излучения на уровне 3 МэВ. Для реализации способа может быт использована как интегральная, так и спектрометрическая аппаратура, в том числе и серийная, например этанометр ЭМ-6. В последнем случае необходимо лишь модернизировать зон довое устройство для размещения в нем источника нейтронов, а в качестве детектора использовать монокристалл На (Те) в паре с ФЭУ. П р и м е р. Способ испытан в пр изводственных условиях при картировании кварц-флюоритовых жил по наведенной радиоактивности азота-16, являющегося газообразным продуктом нейтронной активации фтора. Измерения выполнены в шпурах с модернизированной серийной аппаратурой ЭМ-6. В подготовленньш шпур опускали зонд для отбора проб почвенного воздуха, содержащий источник нейтронов и связанный с каме .рой измерительного прибора ЭМ-5 посредством вакуумного шланга. Образующийся в зоне облучения искусстве но-радиоактивный газ (азот-16) с по мощью насоса и вакуумного шланга откачивали в измерительную камеру прибора, где измеряли его наведенну радиоактивность. Результаты испытаний предлагаемого способа сопоставл ны с данными нейтронно-активационно съемки в закопушниках. Положение кварц-флюоритовых жил было известно по геологическим данным. На чертеже зображены результаты картирования кварц-флюоритовых жил по наведенной радиоактивности азота-1б (пик 1 для предлагаемого спос ба), результаты нейтронной активаци онной (фторометрической) съемки в закопушках (пик 2 для аналога), ре зультаты газовой радоновой съем14ки (пик 3 для прототипа), кварцфлюоритовая жила 4, эффузивные вмещающие породы 5, рыхлые отложения 6 (насосы). Кварц-флюоритовая жила 4 скрыта под чехлом рыхлых отложений 6. По результатам газовой радоновой съемки (пик 3) и фторометрической съемки в закопушках (пик 2) жила не выделяется. Фторометрическая съемка имеет слишком низкую чувствительность и аномалия от жилы не превышает погрешности измерений. Недостаточность радоновой съемки (пик 3) связана с тем, что кварц-флюоритовая жила 4 не отличается от эффузивных вмещающих пород 5 по содержанию естественно-радиоактивных элементов (в том числе и радона). В то же время предлагаемый способ (пик 1) уверенно фиксирует наличие кварц-флюоритовой жилы, скрытой рыхлыми отложениями по ореолам рассеяния флюорита вокруг жилы. , Как видно из анализа графических, материалов, предлагаемый способ отличается высокой контрастностью, чувствительностьн и глубинностью обнаружения рудных тел йод слоем наносов. Способ позволяет повысить эффективность обнаружения кварцфпюоритовых жил, скрытых рьрслыми отложениями, в то время как нейтронная активационная (фторометрическая) съемка в закопушках (аналог) и газовая радоновая съемка (прототип) для таких поисков неэффективны. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в уменьшении стоимости поисковых работ и увеличении надежности поисков и разведки месторождений нерадиоактивных полезных ископаемых. Фтор и натрий, образующие газообразные искусственно-радиоактивные продукты активации, отличаются высокой геохимической активностью и подвижностью. В результате вокруг рудных тел создаются мощные ореолы этих элементов. Картирование этих ореолов и связанных с ними гидротермально измененных пород с помощью предл-агаемого способа позволяет повысить глубинность поисков месторождений нерадиоактивных руд, скрытых под наносами.

У

./

СПОСОБ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОВДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПО РАДИОАКТИВНЬМ ГАЗАМ, заключающийся в отборе проб почвенного воздуха и измерении их радиоактивности, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности поисков месторождений нерадиоактивных руд, перед отбором пробы почвенного воздуха в месте отбора пробы облучают горную породу потоком нейтронов и по величине наведенной радиоактивности газообразных продуктов нейтронной активации горных пород судят о наличии месторождения и его промышленной ценности. (Л